CN102389616A

CN102389616A - 纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管

Info

Publication number: CN102389616A
Application number: CN2011101969983A
Authority: CN
Inventors: 王醒; 顾宁; 江筱莉; 张天柱
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2012-03-28

Abstract

纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管是以普通医用导管为原材料，在其表面牢固覆加含有纳米银/聚合物蜂巢结构的薄膜，用于实现纳米银抗菌和蜂巢结构抗细菌吸附双重抗菌的目的。本发明适用于临床各种材质规格形状的医用导管，医用导管大致可以分为两种类型：远端带气囊导管和远端不带气囊导管。其中远端带气囊导管，以气管导管为例：气管导管的大部分管体(11)、气囊(15)和侧孔(16)的内外表面均覆有纳米银/聚合物蜂巢结构膜层(18)。该纳米银/聚合物蜂巢结构膜层主要由高分子聚合物(32)、纳米银颗粒(41)组成，其特征在于该膜的表面有规整如蜂巢状的孔洞结构(33)，纳米银颗粒既特异性地存在于在孔洞的界面上，同时也存在于该膜的基质内部。

Description

纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管

技术领域

本发明涉及一种纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管，通过纳米银抗菌和蜂巢结构抗细菌吸附实现双重抗菌的目的。属于医疗器械技术领域。

背景技术

近年来，院内感染已成为住院病人死亡的重要原因，据NHSN报道，导致院内感染的因素排在前四位的分别为血管导管相关性感染、呼吸机相关性肺炎(Ventilation Associated Pneumonia，VAP)、透析导管感染和导尿管感染，均与植入生物导管相关，医用导管相关感染发生的共同机制是导管表面的生物膜形成。

细菌生物膜是细菌为适应自然环境吸附于医学生物材料或机体腔道黏膜表面，分泌多糖基质、纤维蛋白、脂蛋白等多糖蛋白复合物(即所谓的“藻酸盐”)，并将其自身包绕其中而形成的一种融合的非结晶膜样物。导管内外壁的表面特性可影响到积聚物的吸附、累积和演变。现临床广泛使用的医用聚氯乙烯(PVC)气管导管有利于细菌的黏附，Portex管的不透光层也有利于积聚物的累积。研究表明，气管导管腔壁上最早的非结晶层在插管后11小时即已形成。

对气管导管-生物膜相关感染尤其是VAP的防治在目前仍然是一个临床难题，许多曾认为能有效预防VAP的措施，如全身使用抗生素、持续声门下吸引、密闭式吸痰管、选择性口咽部去污染、选择性消化道去污染等方法，经一系列的临床对照研究，证明不能减少临床VAP的发生。迄今为止，被证明有益的方法为洗手和银涂层气管导管的使用。

银作为一种最常用的无机抗菌剂，具有高效、安全、抗菌谱广等优点，广泛应用于抗菌和防霉制品中。纳米银由于其直径小、比表面积大，同临床上其他常规的抗菌剂比较，纳米银既是一种广谱抗菌剂，而且微量即可发挥杀菌作用。银不同于一般抗生素，它不会产生耐药性，同时具有安全性高，效力持久的优点。纳米银的高效、长效、无耐药性等突出优势，都为临床传统抗菌剂所不能比拟。选择纳米银在气管导管上的应用，成为新型抗菌气管导管的研究方向。

目前有一些关于抗菌导管的专利，但是真正在临床上使用的纳米银覆膜导管还未见报道。纳米银覆膜气管导管相关专利如下：抗菌润滑气管导管(CN101134125)采用纳米银和聚乙烯吡咯烷酮作为抗菌涂层；纳米抗菌材料涂层的人工气管插管(CN101554505)采用纳米抗菌剂、高分子聚合物和缓释药物组成涂层。目前现有技术存在两个问题：纳米银在气管导管的表面涂层的牢固度较差和释放效率较低。一般涂层技术，存在两个问题：涂覆效率和耐冲刷能力。同时该种涂层还存在纳米银释放银离子抗菌效率的问题。

在抗菌导管的研究中，主要解决方法是通过表面修饰，缺点是抗菌成分的表面覆盖效率较低和较易被洗脱。有别于传统采用涂敷和掺杂抗菌剂的方法，本项目创新性的采用纳米银/聚合物在气管导管表面直接挥发成膜的方法，不但可以实现纳米银在导管表面的牢固负载，同时可以得到具有蜂巢结构的膜。生物材料的表面结构对细菌在表面的吸附生长具有一定的影响作用。这种蜂巢结构的规整表面有利于减少细菌在表面的粘附，当纳米银和蜂巢结构两者结合，蜂巢结构可以达到在表面存储纳米银和银离子的作用，可以最大效率的降低细菌在导管表面的吸附，杀灭近表面的细菌，其效果和效用持久性均高于传统方法。这种新型的纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜导管降低了导管相关感染的发生率，有效降低了VAP的死亡率，节省医疗费用开支，使更多患者受益。因此在临床具有广阔的应用前景。

发明内容：

技术问题：本发明目的在于提供一种具有抗菌表面的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜医用导管，以市售医用导管为原材料，在其表面形成含有纳米银聚合物蜂巢结构的薄膜，用于实现纳米银抗菌和蜂巢结构抗细菌吸附双重抗菌的目的。

技术方案：本发明所述的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管，其特色和创新之处在于使用了多重复合抗菌，即联合纳米银抗菌和蜂巢结构抗吸附双重效应，实现高效抗菌的医用导管表面的覆膜。

本发明的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管，在医用导管的内外管壁均牢固黏附有纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层，该覆膜层由医用高分子材料基质组成，表面具有微米级蜂巢结构，膜内特异性的嵌有纳米银颗粒。

所述的医用导管是远端带气囊或远端不带气囊的医用导管。

远端带气囊的医用导管包括管体、连接端、给气管、给气管接头、气囊、侧孔、导入端和纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层；给气管管体的两端分别设有连接端和导入端，其中导入端为楔形，气囊的边缘与给气管的管体紧密连接，给气管嵌在管体一侧的管壁内，给气管的一端与充气气囊相通，另一端接给气管接头；所述管体、给气管、气囊和侧孔内外表面均牢固覆有纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层。

所述的远端不带气囊的医用导管，纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层牢固附着医用导管的表面，其管体内外表面包括连接端、导入端和侧孔均牢固覆有纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层。

纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层的厚度为10μm-1mm。

医用高分子材料基质为医用级聚氨酯、医用级聚氯乙烯PVC、医用级聚乙烯或医用级硅橡胶。

纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层表面的有高度规整的聚合物基质的孔洞结构，孔径较为均一，孔径在1μm-10μm范围内可调，且孔洞的深度和孔径保持一致。

纳米银颗粒的粒径为10-30nm，在复合材料中占聚合物的比重为0.01％～10％。

纳米银颗粒在纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层中特异性地富集分布于孔洞表面，在膜材基质中也均匀分布。

有益效果：本发明的优点在于：

1.有别于传统采用涂敷和掺杂抗菌剂的方法，本项目创新性的采用纳米银/聚合物在医用导管表面直接挥发成膜的方法，不但可以实现纳米银在导管表面的牢固负载，同时可以得到具有蜂巢结构的膜，纳米银和蜂巢结构两者结合可以最大效率的降低细菌在导管表面的吸附，杀灭近表面的细菌，其效果和效用持久性均高于传统方法。

2.通过本发明方法可以实现纳米银在导管材料表面高效负载的同时又保持稳定不易脱落的性质。

3.纳米银聚合物复合材料为纳米银在材料表面的结合和抗菌性银离子的长效释放提供了一个很好的基础。纳米银通过与水接触释放出银离子，一方面，在水环境中，水分子可以自由进出聚合物网络，和包覆在内的纳米银结合，从而为纳米银释放出银离子提供条件。另一方面，包裹在聚合物中的纳米银不会随着水环境的流动而流失和消耗，将得到一种更牢固的表面附着。因此这种纳米银聚合物复合材料将具有很好的抗菌性，能维持抗菌性的持久性。

4.通过采用复合多种抗菌防范，其效应将大大超过使用单一的抗菌策略。采用纳米银的抗菌策略结合表面蜂巢结构的抗吸附策略，将可以得到显著提升的表面抗菌效果。

5.纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管成分安全，经过体外生物相容性实验证实不会对人体产生危害。

6.该覆膜不会改变医用导管的机械特性。具有普适性。

附图说明

图1远端带气囊的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管结构示意图，

图2远端不带气囊的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管结构示意图，

图3纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层结构示意图，

图4纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层横截面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明提供的一种纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管进行详细说明。

本发明提供的抗菌医用导管，在普通医用高分子医用导管的基础上，在其内外管壁均附有纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜层

对于远端带气囊导管，以气管导管为例：包括管体11、给气管13、给气管接头14、气囊15、侧孔16和纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜层18组成。给气管管体有连接端12和导入端17，其中导入端17为楔形。充气气囊的边缘与给气管管体气密连接，充气管嵌在一侧管壁内，与充气气囊相通。上述气管管体的大部分、给气管、充气气囊和侧孔内外表面覆有纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜层。

对于远端不带气囊导管，其管体21内外表面包括连接端22、导入端23和侧孔24覆有纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜层18。

上述纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜层18牢固黏附在管体内外表面31，由纳米银/聚合物复合材料组成32，表面具有微米级蜂巢结构33。

该纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜层中，纳米银颗粒41特异性地镶嵌在蜂巢结构孔洞42的内壁上，同时也均匀分布于聚合物基质43中。

该复合膜的表面有高度规整的孔洞结构，孔径较为均一，且孔径在1μm-10μm范围内可调，且孔洞的深度和孔径保持一致。纳米银在该膜层中特异性的富集分布于孔洞表面，同时在膜材基质中也均匀分布，纳米银的粒径大小在10-30nm。其膜层的厚度为10μm-1mm。

该复合膜是由纳米银/聚合物复合材料形成，纳米银在复合材料中占聚合物的比重为0.01％～10％。本发明的抗菌气管导管安全性较好，无毒性，对咽、喉、气管等组织无刺激，表面抗菌聚合物层为医用级聚氨酯、医用级聚氯乙烯PVC、医用级聚乙烯、医用级硅橡胶或医用级聚四氟乙烯。

实施例1：

将医用聚氨酯母料1g，溶解在50ml四氢呋喃中。加入硝酸银0.1g，在剧烈搅拌的情况下加入硼氢化钠乙醇溶液1ml(0.001g/ml)，制成纳米银/聚合物复合溶液待用。

普通气管导管经过洗涤烘干，浸入该复合溶液中30秒，取出，在90％的湿度下自然挥发成膜，约5-10分钟，制得纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜抗菌气管导管，其涂层的厚度平均为50μm，蜂巢结构的平均孔径约为5μm，含银量为10％。

实施例2：

将医用聚氨酯母料5g，溶解在50ml四氢呋喃中。加入硝酸银0.1g，在剧烈搅拌的情况下加入硼氢化钠乙醇溶液5ml(0.001g/ml)，制成纳米银/聚合物复合溶液待用。

把普通气管导管经过洗涤烘干，浸入该复合溶液中30秒，取出，在90％的湿度下自然挥发成膜，约5-10分钟，制得纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜抗菌气管导管，其涂层的厚度平均为200μm，蜂巢结构的孔径约为3μm，含银量为2％。

实施例3：

将医用聚氯乙烯母料1g，溶解在50ml四氢呋喃中。加入硝酸银0.01g，在剧烈搅拌的情况下加入硼氢化钠乙醇溶液1ml(0.001g/ml)，制成纳米银/聚合物复合溶液待用。

把普通气管导管经过洗涤烘干，浸入该复合溶液中30秒，取出，在90％的湿度下自然挥发成膜，约5-10分钟，制得纳米银/聚合物蜂巢结构覆膜抗菌气管导管，其涂层的厚度平均为50μm，蜂巢结构的孔径约为5μm，含银量为1％。

Claims

1.一种纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管，其特征在于在医用导管的内外管壁均牢固黏附有纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层，该覆膜层由医用高分子材料基质组成，表面具有微米级蜂巢结构，膜内特异性的嵌有纳米银颗粒。

2.根据权利要求1中所述的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管，其特征在于所述的医用导管是远端带气囊或远端不带气囊的医用导管。

3.根据权利要求1或2所述的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管，其特征在于远端带气囊的医用导管包括管体(11)、连接端(12)、给气管(13)、给气管接头(14)、气囊(15)、侧孔(16)、导入端(17)和纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层(18)；给气管管体的两端分别设有连接端(12)和导入端(17)，其中导入端(17)为楔形，气囊(15)的边缘与给气管(13)的管体紧密连接，给气管(13)嵌在管体(11)一侧的管壁内，给气管(13)的一端与充气气囊相通，另一端接给气管接头(14)；所述管体(11)、给气管(13)、气囊(15)和侧孔(16)内外表面均牢固覆有纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层(18)。

4.根据权利要求2所述的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管，其特征在于所述的远端不带气囊的医用导管，纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层牢固附着医用导管的表面，其管体(21)内外表面包括连接端(22)、导入端(23)和侧孔(24)均牢固覆有纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层(18)。

5.根据权利要求1所述的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管，其特征在于纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层的厚度为10μm-1mm。

6.根据权利要求1所述的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管，其特征在于医用高分子材料基质为医用级聚氨酯、医用级聚氯乙烯PVC、医用级聚乙烯或医用级硅橡胶。

7.根据权利要求1所述的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管，其特征在于纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层表面的有高度规整的聚合物基质的孔洞结构，孔径较为均一，孔径在1μm-10μm范围内可调，且孔洞的深度和孔径保持一致。

8.根据权利要求1所述的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管，其特征在于纳米银颗粒的粒径为10-30nm，在复合材料中占聚合物的比重为0.01％～10％。

9.根据权利要求1所述的纳米银聚合物蜂巢结构覆膜抗菌医用导管，其特征在于纳米银颗粒在纳米银聚合物蜂巢结构覆膜层中特异性地富集分布于孔洞表面，在膜材基质中也均匀分布。